🔥字节二面：你怎么理解信道是golang中的顶级公民
1. 信道是golang中的顶级公民goroutine结合信道channel是golang中实现并发编程的标配。
信道给出了一种不同于传统共享内存并发通信的新思路，以一种通道复制的思想解耦了并发编程的各个参与方。
信道分为两种： 无缓冲和有缓冲信道（先入先出）。
分别用于goroutine同步和异步生产消费：
无缓冲信道： 若没有反向的goroutine在做动作， 当前goroutine会阻塞；
有缓冲信道： goroutine 直接面对的是缓冲队列， 队列满则写阻塞， 队列空则读阻塞。
一个陷阱： 信道被关闭后， 原来的goroutine阻塞状态不会维系， 能从信道读取到零值。
for range可以用于信道 :
一直从指定信道中读值， 没有数据会阻塞， 直到信道关闭会自动退出循环。
var ch chan int = make(chan int, 10)go func() { for i := 0; i < 20; i++ { ch <- i } close(ch)}()time.Sleep(time.Second * 2)for ele := range ch { fmt.Println(ele)}output: 0,1,2,3,4...19
上面的示例描述了信道4个阶段：
写完10个数据(阻塞写)、暂停2s、
读取10个数据（解除阻塞写）、读完20个数据、关闭信道。
2. 信道channel实现思路大盘点
channel是指向hchan结构体的指针.
type hchan struct { qcount uint // 队列中已有的缓存元素的数量 dataqsiz uint // 环形队列的容量 buf unsafe.Pointer // 环形队列的地址 elemsize uint16 closed uint32 // 标记是否关闭，初始化为0，一旦close(ch)为1 elemtype *_type // 元素类型 sendx uint // 待发送的元素索引 recvx uint // 待接受元素索引 recvq waitq// 阻塞等待的读goroutine队列 sendq waitq// 阻塞等待的写gotoutine队列 // lock protects all fields in hchan, as well as several // fields in sudogs blocked on this channel. // // Do not change another G's status while holding this lock // (in particular, do not ready a G), as this can deadlock // with stack shrinking. lock mutex } type waitq struct { first *sudog last *sudog }
2.1静态全局解读
两个核心的结构
① 环形队列buf （buf、dataqsize、sendx、recvx 圈定了一个有固定长度，由读/写指针控制队列数据的环形队列），makechan。
②存放阻塞写G和阻塞读G的队列sendq，recvq, recvq、sendq存放的不是当前通信的goroutine， 而是因读写信道而阻塞的goroutine:
[*]如果 qcount <dataqsiz（队列未满），sendq就为空（写就不会阻塞）；
[*]如果 qcount > 0 (队列不为空)，recvq就为空（读就不会阻塞）。
一旦解除阻塞，读/写动作会给到先进入阻塞队列的goroutine，也就是 recvq、sendq也是先进先出。
2.2 动态解读demo
以第一部分的demo为例：
第一阶段： 写入0到9这个10个元素
[*]goroutine在写数据之后会获取锁，以确保安全地修改信道底层的hchan结构体；
[*]向环形队列buf入队enqueue元素，实际是将原始数据拷贝进环形队列buf的待插入位置sendx；
[*]入队操作完成，释放锁。
第二阶段：信道满，写阻塞（写goroutine会停止，并等待读操作唤醒）
①基于写goroutine创建sudog, 并将其放进sendq队列中；
②调用gopark函数，让调度器P终止该goroutine执行。
调度器P将该goroutine状态改为waiting， 并从调度器P挂载的runQueue中移除，调度器P重新出队一个G交给OS线程来执行，这就是上下文切换，G被阻塞了而不是OS线程。
<hr>读goroutine开始被调度执行：
第三阶段： 读前10个元素（解除写阻塞)
[*]for range chan： 读goroutine从buf中出队元素: 将信道元素拷贝到目标接收区；
[*]写goroutine从sendq中出队，因为现在信道不满，写不会阻塞；
[*]调度器P调用goready， 将写goroutine状态变为runnable，并移入runQueue。
下面的源码截取自chansend() ，
体现了写信道--> 写阻塞---> 被唤醒的过程
// 这一部分是写数据， 从这里也可以看出是点对点的覆写，原buf内队列元素不用移动， 只用关注sendx if c.qcount < c.dataqsiz {// 信道未满，则写不会阻塞=>senq为空 qp := chanbuf(c, c.sendx) // chanbuf(c, i) 返回的是信道buf中待插入的位置指针 typedmemmove(c.elemtype, qp, ep) c.sendx++ if c.sendx == c.dataqsiz { c.sendx = 0 } c.qcount++ return true } if !block { // 用于select case结构中，不阻塞select case的选择逻辑 unlock(&c.lock) return false }// 这二部分是： 构建sudog，放进写阻塞队列，阻塞当前写gooroutine的执行 // Block on the channel. Some receiver will complete our operation for us. gp := getg() // 获取当前的goroutinehttps://go.dev/src/runtime/HACKING mysg := acquireSudog() // sudog是等待队列sendq中的元素，封装了goroutine mysg.releasetime = 0 if t0 != 0 { mysg.releasetime = -1 } // No stack splits between assigning elem and enqueuing mysg // on gp.waiting where copystack can find it. mysg.elem = ep mysg.waitlink = nil mysg.g = gp mysg.isSelect = false mysg.c = c gp.waiting = mysg gp.param = nil c.sendq.enqueue(mysg)// 当前goroutine压栈sendq // Signal to anyone trying to shrink our stack that we're about // to park on a channel. The window between when this G's status // changes and when we set gp.activeStackChans is not safe for // stack shrinking. gp.parkingOnChan.Store(true) reason := waitReasonChanSend gopark(chanparkcommit, unsafe.Pointer(&c.lock), reason, traceBlockChanSend, 2) // 这里是阻塞函数 KeepAlive(ep) // 这三部分： 调度器唤醒了当前goroutine // someone woke us up. if mysg != gp.waiting { throw("G waiting list is corrupted") } gp.waiting = nil gp.activeStackChans = false closed := !mysg.success gp.param = nil if mysg.releasetime > 0 { blockevent(mysg.releasetime-t0, 2) } mysg.c = nil releaseSudog(mysg) if closed { // 已经关闭了，再写数据会panic if c.closed == 0 { throw("chansend: spurious wakeup") } panic(plainError("send on closed channel")) } return true其中：
①getg 获取当前的goroutine，sudog是goroutine的封装，表征一个因读写信道而阻塞的G，
②typedmemmove(c.elemtype, qp, ep):写数据到信道buf，由两个指针来完成拷贝覆写。
//typedmemmove copies a value of type typ to dst from src. func typedmemmove(typ *abi.Type, dst, src unsafe.Pointer) { if dst == src { return } if writeBarrier.enabled && typ.Pointers() { // This always copies a full value of type typ so it's safe // to pass typ along as an optimization. See the comment on // bulkBarrierPreWrite. bulkBarrierPreWrite(uintptr(dst), uintptr(src), typ.PtrBytes, typ) } // There's a race here: if some other goroutine can write to // src, it may change some pointer in src after we've // performed the write barrier but before we perform the // memory copy. This safe because the write performed by that // other goroutine must also be accompanied by a write // barrier, so at worst we've unnecessarily greyed the old // pointer that was in src. memmove(dst, src, typ.Size_) if goexperiment.CgoCheck2 { cgoCheckMemmove2(typ, dst, src, 0, typ.Size_) } }③ 我们看上面源码的第三部分， 唤醒了阻塞的写goroutine， 但是这里貌似没有将写goroutine携带的值传递给信道或对端。
实际上这个行为是在recv函数内。
跟一下接收方：读第一个元素，刚解除写阻塞的源码：
// 发现sendq有阻塞的写G，则读取，并使用该写G携带的数据填充数据// Just found waiting sender with not closed. if sg := c.sendq.dequeue(); sg != nil { // Found a waiting sender. If buffer is size 0, receive value // directly from sender. Otherwise, receive from head of queue // and add sender's value to the tail of the queue (both map to // the same buffer slot because the queue is full). recv(c, sg, ep, func() { unlock(&c.lock) }, 3) return true, true}if c.qcount > 0 {// 如果sendq队里没有阻塞G， 则直接从队列中读值 // Receive directly from queue}---{ // Queue is full. Take the item at the // head of the queue. Make the sender enqueue // its item at the tail of the queue. Since the // queue is full, those are both the same slot. qp := chanbuf(c, c.recvx)// 拿到buf中待接受元素指针 if raceenabled { racenotify(c, c.recvx, nil) racenotify(c, c.recvx, sg) } // copy data from queue to receiver if ep != nil { typedmemmove(c.elemtype, ep, qp)// 将buf中待接收元素qp拷贝到目标指针ep } // copy data from sender to queue typedmemmove(c.elemtype, qp, sg.elem)//将阻塞sendq队列中出站的sudog携带的值写入到待插入指针。 c.recvx++ if c.recvx == c.dataqsiz { c.recvx = 0 } c.sendx = c.recvx // c.sendx = (c.sendx+1) % c.dataqsiz} 从上线源码可以验证：
① 读goroutine读取第一个元素之前，信道满，此时sendx=recvx，也即信道内读写指针指向同一个槽位；
② 读取第一个元素，解除写阻塞： sendq写G队列会出队第一个sudog， 将其携带的元素填充进buf待插入指针sendx，因为此时sendx=recvx，故第二次typedmemmove(c.elemtype, qp, sg.elem)是合理的。
如果sendq队列没有阻塞G， 则直接从buf中读取值。
3. 不要使用共享内存来通信，而是使用通信来共享内存
常见的后端java C#标配使用共享内存来通信， 比如 mutex、lock 关键词:
通过对一块共有的区域做属性变更来反映系统当前的状态，详细的请搜索同步索引块。
golang 推荐使用通信来共享内存， 这个是怎么理解的呢？
你要想使用某块内存数据， 并不是直接共享给你， 而是给你一个信道作为访问的接口， 并且你得到的是目标数据的拷贝，由此形成的信道访问为通信方式；
而原始的目标数据的生命周期由产生这个数据的G来决定， 它甚至不用care自己是不是要被其他G获知，因此体现了解耦并发编程参与方的作用。
https://medium.com/womenintechnology/exploring-the-internals-of-channels-in-go-f01ac6e884dc
4. 信道的实践指南
4.1无缓冲信道
结合了通信（值交换）和同步。
c := make(chan int)// Allocate a channel. // Start the sort in a goroutine; when it completes, signal on the channel. go func() { list.Sort() c <- 1// Send a signal; value does not matter. }() doSomethingForAWhile() <-c // Wait for sort to finish; discard sent value.4.2 有缓冲信道
基础实践： 信号量、限流能力
下面演示了：服务端使用有缓冲信道限制并发请求
var sem = make(chan int, MaxOutstanding) func Serve(queue chan *Request) { for req := range queue { req:= req sem <- 1 go func() { // 只会开启MaxOutstanding个并发协程 process(req) <-sem }() }}上面出现了两个信道：
① sem 提供了限制服务端并发处理请求的信号量
② queue 提供了一个客户端请求队列，起媒介/解耦的作用
解多路复用
多路复用是网络编程中一个耳熟能详的概念，nginx redis等高性能web、内存kv都用到了这个技术 。
这个解多路复用是怎么理解呢？
我们针对上面的服务端，编写客户端请求， 独立的客户端请求被服务端Serve收敛之后， Serve就起到了多路复用的概念，在Request定义resultChan信道，就给每个客户端请求提供了独立获取请求结果的能力， 这便是一种解多路复用。
type Request struct { args []int f func([]int) int resultChanchan int } request := &Request{[]int{3, 4, 5}, nil, make(chan int)} func SendReq(req *Request）{ // Send request clientRequests <- request // Wait for response. fmt.Printf("answer: %d\n", <-request.resultChan) }在服务端，定义handler,返回响应结果
// 定义在服务端的处理handler func sum(a []int) (s int) { for _, v := range a { s += v } return } func process(req *Request) { req.f = sum req.resultChan <- req.f(req.args) }
基于cpu的并行编程
如果计算可被划分为独立的（不相互依赖的）计算分片，则可以利用信道开启CPU的并行编程能力。
var numCPU = runtime.NumCPU() // number of CPU cores func (v Vector) DoAll(u Vector) { c := make(chan int, numCPU)// Buffering optional but sensible. for i := 0; i < numCPU; i++ { go v.DoSome(i*len(v)/numCPU, (i+1)*len(v)/numCPU, u, c) } for i := 0; i < numCPU; i++ { <-c // wait for one task to complete } // All done. }全文复盘
本文整体视角讲述了Golang信道的用法、信道的静态结构(通过这个静态结构读者可以盲猜一二)；
通过一个动态示例（G和信道的交互行为）解剖了信道在阻塞前后的状态变化；
最后给出了信道的常规实践， 解读了一些常规姿势的上层思路来源。
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